高中物理 第十三章 光 第2節(jié) 全反射課后訓(xùn)練 新人教版選修3-41

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全反射 1．如下各圖畫(huà)的是光由空氣進(jìn)入全反射(等腰直角)玻璃棱鏡，再由棱鏡射入空氣中的光路圖。其中正確的光路圖是(　　) 2．如圖，一個(gè)三棱鏡的截面為等腰直角△ABC，∠A為直角。此截面所在平面內(nèi)的光線(xiàn)沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進(jìn)入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射。則該棱鏡材料的折射率為(　　) A． B． C． D． 3．如圖所示，ABCD是兩面平行的透明玻璃磚，AB面和CD面平行，它們分別是玻璃和空氣的界面，設(shè)為界面Ⅰ和界面Ⅱ，光線(xiàn)從界面Ⅰ射入玻璃磚，再?gòu)慕缑姊蛏涑觯氐娇諝庵?，如果改變光到達(dá)界面Ⅰ時(shí)的入射角，則(　　) A．只要入射角足夠大，光線(xiàn)在界面Ⅰ上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 B．只要入射角足夠大，光線(xiàn)在界面Ⅱ上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 C．不管入射角多大，光線(xiàn)在界面Ⅰ上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 D．不管入射角多大，光線(xiàn)在界面Ⅱ上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 4．光纖電纜是20世紀(jì)最重要的發(fā)明之一。發(fā)明光纖電纜的就是被譽(yù)為“光纖之父”的華人科學(xué)家高錕。2008年奧運(yùn)會(huì)上，光纖通信網(wǎng)覆蓋所有的奧運(yùn)場(chǎng)館，為各項(xiàng)比賽提供安全、可靠的通信服務(wù)，光纖通信是利用光的全反射將大量信息高速傳輸。若采用的光導(dǎo)纖維是由內(nèi)芯和包層兩層介質(zhì)組成，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．內(nèi)芯和包層折射率相同，折射率都大 B．內(nèi)芯和包層折射率相同，折射率都小 C．內(nèi)芯和包層折射率不同，包層折射率較大 D．內(nèi)芯和包層折射率不同，包層折射率較小 5．如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)，已知入射方向與邊AB的夾角為θ＝30，E、F分別為邊AB、BC的中點(diǎn)，則(　　) A．該棱鏡的折射率為 B．光在F點(diǎn)發(fā)生全反射 C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長(zhǎng)變小 D．從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行 6．已知介質(zhì)對(duì)某單色光的臨界角為C，則(　　) A．該介質(zhì)對(duì)這種單色光的折射率等于 B．此單色光在該介質(zhì)中的傳播速度等于csin C(c是光在真空中的傳播速度) C．此單色光在該介質(zhì)中的傳播波長(zhǎng)是在真空中波長(zhǎng)的sin C D．此單色光在該介質(zhì)中的頻率是在真空中的倍 7．如圖所示，直角玻璃棱鏡中∠A＝70，入射光線(xiàn)垂直于AC面，求光線(xiàn)從棱鏡第一次射入空氣時(shí)的折射角，并作光路圖。已知玻璃的折射率為。 8．一玻璃立方體中心有一點(diǎn)狀光源。今在立方體的部分表面鍍上不透明薄膜，以致從光源發(fā)出的光線(xiàn)只經(jīng)過(guò)一次折射不能透出立方體。已知該玻璃的折射率為，求鍍膜的面積與立方體表面積之比的最小值。 參考答案 1. 答案：A　解析：光由空氣進(jìn)入玻璃，入射角為0時(shí)，折射光線(xiàn)不改變方向，光由玻璃射向棱鏡的斜邊玻璃與空氣界面時(shí)，發(fā)生全反射現(xiàn)象，光線(xiàn)在直角邊射出時(shí)不改變方向。 2. 答案：A　解析：如圖所示，根據(jù)折射率定義有，sin∠1＝nsin∠2，nsin∠3＝1，已知∠1＝45，∠2＋∠3＝90，解得n＝。 3. 答案：CD　解析：在界面Ⅰ，光線(xiàn)由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，不可能發(fā)生全反射，據(jù)光路可逆知，從界面Ⅱ出射的光線(xiàn)出射角與從界面Ⅰ入射的光線(xiàn)入射角相同，所以在界面Ⅱ也不可能發(fā)生全反射。 4. 答案：D　解析：由全反射的原理，光必須從折射率大的射向折射率小的介質(zhì)中才能發(fā)生全反射，所以是包層的折射率小，故選項(xiàng)D正確。 5. 答案：AC　解析：在E點(diǎn)作出法線(xiàn)可知入射角為60，折射角為30，折射率為，A對(duì)；由光路的可逆性可知，在BC邊上的入射角小于臨界角，不會(huì)發(fā)生全反射，B錯(cuò)；由公式，可知C對(duì)；三棱鏡兩次折射使得光線(xiàn)都向底邊偏折，不會(huì)與入射到E點(diǎn)的光束平行，故D錯(cuò)。 6. 答案：ABC　解析：由臨界角的計(jì)算式sin C＝得 n＝，選項(xiàng)A正確；將n＝代入sin C＝得sin C＝，故v＝csin C，選項(xiàng)B正確；設(shè)該單色光的頻率為f，在真空中的波長(zhǎng)為λ0，在介質(zhì)中的波長(zhǎng)為λ，由波長(zhǎng)、頻率、光速的關(guān)系得c＝λ0f，v＝λf，故sin C＝＝，λ＝λ0sin C，選項(xiàng)C正確；該單色光由真空傳入介質(zhì)時(shí)，頻率不發(fā)生變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 7. 答案：第一次射入空氣時(shí)的折射角為45，光路圖見(jiàn)解析圖。 解析：光從玻璃射入空氣的臨界角為45。作光路圖如圖所示。 第一次射到AB面上時(shí)，入射角∠1＝70，發(fā)生全反射；再射到BC面上，這時(shí)入射角∠2＝50，大于臨界角，發(fā)生全反射；再射到AB面上時(shí)，入射角∠3＝30，發(fā)生折射，根據(jù)，可知折射角∠4＝45。 8. 答案： 解析：如圖，考慮從玻璃立方體中心O點(diǎn)發(fā)出的一條光線(xiàn)，假設(shè)它斜射到玻璃立方體上表面發(fā)生折射。根據(jù)折射定律有 nsin θ=sin α① 式中，n是玻璃的折射率，入射角等于θ，α是折射角。 現(xiàn)假設(shè)A點(diǎn)是上表面面積最小的不透明薄膜邊緣上的一點(diǎn)。由題意，在A點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，故 αA＝② 設(shè)線(xiàn)段OA在立方體上表面的投影長(zhǎng)為RA，由幾何關(guān)系有 ③ 式中a為玻璃立方體的邊長(zhǎng)。由①②③式得 ④ 由題給數(shù)據(jù)得 ⑤ 由題意，上表面所鍍的面積最小的不透明薄膜應(yīng)是半徑為RA的圓。所求的鍍膜面積S′與玻璃立方體的表面積S之比為 ⑥ 由⑤⑥式得